Publikacje
Ochrona torfowisk: grodzice winylowe vs zmiany klimatu:
Niezwykła zdolność torfowisk do magazynowania węgla czyni je kluczowym elementem naturalnych ekosystemów, mających znaczący wpływ na światowy bilans węgla. Niestety, zmiany klimatu i działalność człowieka coraz częściej prowadzą do degradacji tych cennych obszarów, przyczyniając się do wzrostu emisji dwutlenku węgla (CO2) i metanu (CH4), dwóch głównych gazów wpływających na efekt cieplarniany.
Torfowiska posiadają ogromne zdolności do ochładzania klimatu. Warunki bagienne eliminują węgiel z obiegu węglowego wiążąc i magazynując go pod ziemią. W ciągu milionów lat, pod wpływem temperatury i ciśnienia, następuje jego transformacja w węgiel brunatny, a następnie węgiel kamienny. Z tej przyczyny torfowiska, coraz częściej pojawiają się w debacie na temat zmian klimatycznych, gdyż odgrywają zasadniczą rolę jako rezerwuary węgla, skutecznie ograniczając emisję gazów cieplarnianych.
Europejscy specjaliści dostrzegając konieczność ochrony cennych ekosystemów bagiennych, poszukują innowacyjnych rozwiązań, aby powstrzymać postępującą degradację. Niniejszy artykuł omawia zastosowanie nowoczesnych technologii, takich jak użycie grodzic winylowych z uszczelką w projektach mających na celu ochronę torfowisk przed wysychaniem. Takie innowacyjne metody, mimo, że mniej tradycyjne niż historycznie wykorzystywane naturalne materiały, m.in. drewno, oferują wiele korzyści środowiskowych, ekonomicznych oraz praktycznych.
Degradacja torfowisk: przyczyny i skutki
Torfowiska, będące jednymi z największych naturalnych magazynów węgla, odgrywają kluczową rolę w cyklu węgla. Zmiany klimatu i działalność człowieka przyczyniają się do ich degradacji, co prowadzi do uwolnienia dwutlenku węgla (CO2) i metanu (CH4) do atmosfery. W Europie, szczególnie istotne jest uwzględnienie lokalnych warunków klimatycznych i ekosystemowych w analizie tego zjawiska. Wysychanie torfowisk w Europie jest złożonym zjawiskiem, które wywiera znaczący wpływ na globalne środowisko.
Błędne koło
Działalność człowieka ma ogromne oddziaływanie na równowagę ekosystemów bagiennych. Intensyfikacja rolnictwa, niekontrolowana urbanizacja, nadmierne wykorzystanie zasobów wodnych i przemysłowa eksploatacja torfu na dużą skalę przyczyniają się do obniżenia poziomu wód gruntowych torfowisk, co skutkuje ich wysychaniem. Tego typu degradacja inicjuje reakcję utleniania węgla zmagazynowanego w obrębie torfowisk, który w postaci dwutlenku węgla i metanu jest na ogromną skalę uwalniany do atmosfery.
I jak w błędnym kole, emisja dwutlenku węgla i metanu przyczynia się do postępowania zmian klimatycznych sprzyjających globalnemu ociepleniu, które z kolei intensyfikuje proces wysychania torfowisk. Emitowane przez torfowiska gazy cieplarniane dodatkowo nasilają efekt cieplarniany, zamykając cykl i pogłębiając problem.
Bezcenne repozytorium
Torfowiska są domem dla wielu unikalnych gatunków roślin i zwierząt, które przystosowały się do życia w specyficznych, wilgotnych warunkach. Ich wysychanie prowadzi nie tylko do degradacji tych delikatnych siedlisk, ale także do utraty bioróżnorodności. Gatunki roślinne i zwierzęce, które zanikają z powodu wysychania torfowisk, często są trwale tracone dla świata przyrody, co stanowi znaczący uszczerbek dla równowagi ekologicznej.
Dodatkowo, torfowiska odgrywają kluczową rolę w regulacji cyklu wodnego. Ich zdolność do magazynowania wody i jej stopniowego uwalniania pomaga w utrzymaniu stabilności hydrologicznej w regionach, w których się znajdują. W związku z tym, wysychanie torfowisk może prowadzić do istotnych zmian w lokalnych systemach wodnych, wpływając na dostępność wody zarówno dla ludzi, jak i dla rolnictwa. Utrata tej zdolności torfowisk do regulacji wodnej może mieć szeroko zakrojone konsekwencje dla lokalnych ekosystemów i gospodarki.
Badania przeprowadzone na europejskich torfowiskach wskazują na kilka kluczowych wniosków odnoszących się do lokalnych warunków:
W Europie obserwuje się spadek różnorodności roślinnej po osuszaniu torfowisk, szczególnie trudności w ponownej kolonizacji przez mchy, w tym Sphagnum [1]. Ponowne nawadnianie torfowisk prowadzi do pojawienia się roślinności graminoidalnej, co nie sprzyja powrotowi do pierwotnej bioróżnorodności i funkcjonowania ekosystemu przez kilka dekad na większości obszarów.
Badania wskazują na niebezpieczeństwo utraty "przestrzeni klimatycznej" dla torfowisk na obszarze Europy i zachodniej Syberii [2]. Zmiany klimatyczne mogą doprowadzić do znaczącego zmniejszenia obszarów odpowiednich dla torfowisk znajdujących się w obszarze wiecznej zmarzliny. Całkowity obszar torfowisk dotkniętych tymi scenariuszami zawiera 37,0–39,5 Gt węgla (co odpowiada dwukrotności ilości węgla zmagazynowanego w europejskich lasach).
Ocenia się, że degradacja torfowisk spowodowana zmianami w użytkowaniu terenu i odwadnianiem przyczynia się do 5–10% globalnych rocznych emisji dwutlenku węgla pochodzenia antropogenicznego.
Renaturyzacja torfowisk może przyczynić się do przywrócenia wielu funkcji ekosystemów, w tym magazynowania CO2.
Niestety, odporność odnowionych torfowisk na zmiany klimatyczne i inne zakłócenia wciąż pozostaje niejasna. Stwierdzono, że degradowane tereny często można odnowić w taki sposób, aby umożliwić sekwestrację netto CO2. Niemniej, aspekty takie jak różnorodność biologiczna, system wodny i struktura gleby torfowej nie zawsze zostają w pełni przywrócone, nawet po latach wysiłków na rzecz renowacji, co może osłabiać odporność ekosystemu na przyszłe zmiany [1].
Naukowcy podkreślają, że regeneracja zdegradowanych torfowisk jest kluczowa dla osiągnięcia celów neutralności węglowej i ochrony różnorodności biologicznej. Konieczne jest przeprowadzenie gruntownych badań naukowych i działań monitorujących, by lepiej zrozumieć efektywność i priorytety w zakresie renaturyzacji.
Metody Ochrony Torfowisk przed Osuszeniem
Ochrona torfowisk przed osuszeniem obejmuje szereg działań, które można podzielić na zarządzanie ekosystemami, interwencje techniczne i świadomość społeczną. Wśród przykładowych metod możemy wymienić kilka z nich:
Przywracanie naturalnego poziomu wód gruntowych: Jest to fundamentalny krok w ochronie torfowisk, często realizowany poprzez blokowanie drenaży i rowów melioracyjnych. Działania te mają na celu zapobieganie nadmiernemu odpływowi wody, co jest kluczowe dla zachowania naturalnej wilgotności torfowisk.
Metody biotechniczne: Sadzenie roślin, które naturalnie utrzymują wilgoć i wspierają strukturę torfowiska, jest kolejnym ważnym elementem ochrony. Rośliny te pomagają zachować integralność ekosystemu i zapobiegają erozji.
Ścisła kontrola nad działalnością ludzką: Ograniczenie działań, które mogą prowadzić do degradacji torfowisk, jest kluczowe. Obejmuje to regulacje dotyczące eksploatacji torfowisk oraz rozwój infrastruktury w ich pobliżu.
Podnoszenie świadomości społecznej: Edukacja na temat znaczenia torfowisk dla ekosystemu i klimatu jest ważna w budowaniu wsparcia społecznego dla ich ochrony. Informowanie o roli torfowisk w magazynowaniu węgla, regulacji cyklu wodnego i bioróżnorodności przyczynia się do zwiększenia świadomości i angażowania społeczności lokalnych w działania ochronne.
Budowle retencyjne: Stosowanie różnego rodzaju konstrukcji, takich jak progi, bariery przeciwodwadniające czy zastawki małej retencji, jest istotne w regulacji poziomu wody. Konstrukcje te pozwalają na kontrolowanie przepływu wody i utrzymanie odpowiedniego poziomu wilgotności w torfowiskach. Do budowy tego typu konstrukcji, możemy wykorzystać wiele materiałów typu drewno, stal, beton oraz rozwiązanie będące tematem niniejszego artykułu - grodzice winylowe.
Grodzice winylowe – konkurencyjne cenowo rozwiązanie dla zrównoważonej inżynierii
Grodzice winylowe, znane na rynku od lat 80. XX wieku, są traktowane jako alternatywa dla grodzic stalowych. Wyprodukowane z wytrzymałego na warunki środowiskowe PVC, często pochodzącego z recyklingu, oferują szereg zalet zarówno z inżynieryjnego, jak i ekologicznego punktu widzenia. Są one wykorzystywane w różnorodnych projektach inżynieryjnych, m.in. związanych z infrastrukturą przeciwpowodziową i retencyjną, budową obiektów portowych, przystani czy konstrukcji oporowych. Wykazały swoją wartość pod wieloma względami. Ich efektywność nie ogranicza się tylko do aspektów kosztowych czy estetycznych, ale obejmuje także trwałość [3] i korzyści ekologiczne. W analizie cyklu życia (LCA), grodzice winylowe wykazują znacznie mniejszy wpływ na środowisko w porównaniu do tradycyjnych grodzic stalowych [4]. Wynika to między innymi z tego, że z jednej tony PVC można wyprodukować więcej grodzic winylowych niż grodzic stalowych z tej samej ilości stali. Ponadto, mniejsza gęstość PVC sprawia, że są one bardziej ekologiczne w transporcie, umożliwiając załadunek większej ilości grodzic na jednostkę transportową. Grodzice winylowe mają również przewagę w recyklingu, ponieważ mogą być przetwarzane nawet po wielu latach użytkowania, w przeciwieństwie do grodzic stalowych, które podlegają korozji.
Istotnym elementem jest również możliwość produkcji grodzic winylowych ze zintegrowaną uszczelką z miękkiego PVC, co zapewnia ich maksymalną szczelność. Tak skonstruowane zamki wykazują w testach laboratoryjnych ciśnienie wody o wartości 2 bary.
Grodzice winylowe w projektach związanych z ochroną mokradeł
Grodzice winylowe, ze względu na swoje właściwości, znalazły zastosowanie w innowacyjnych projektach związanych z ochroną mokradeł. Są one wykorzystywane do tworzenia szczelnych przesłon przeciwfiltracyjnych, które zapobiegają odpływowi wody gruntowej z wrażliwych torfowisk. Pierwszym z opisanych projektów była ochrona torfowiska na terenie rezerwatu Białe Ługi, który znajduje się na chronionym obszarze Natura 2000. Grodzice winylowe z uszczelką zostały wbite tutaj na głębokość 3m w ziemię, a 1m pozostawiono nad ziemią w celu zapobieżeniu odpływowi wody z newralgicznego terenu.
Drugi projekt, zdecydowanie bardziej „zaawansowany”, jest częścią projektu badawczego wykonywanego pod nadzorem Uniwersytetu w Goteborgu. Lokalizacja, w której zainstalowano grodzice winylowe, obecnie służy jako teren badawczy. Na tym obszarze, wcześniej wykorzystywanym do intensywnego wydobycia torfu, zainstalowano specjalne urządzenia do mierzenia emisji gazów cieplarnianych z torfowisk. Grodzice zostały umieszczone w taki sposób, aby zapobiegać nadmiernemu odpływowi wody z tego terenu. Dodatkowo, w miejscu, gdzie naturalnie przebiegał rów zbierający wodę, zainstalowano próg wodny wykonany z grodzic, którego wysokość została określona na podstawie analiz hydrologicznych.
W obu omawianych projektach proces instalacji grodzic winylowych okazał się być niezwykle prosty i polegał na wciskaniu profili grodzic w ziemię za pomocą łyżki koparki. Należy jednak zaznaczyć, że ten bezproblemowy montaż wynika z właściwości gruntu torfowego, który jest miękki i nie stawia dużego oporu. W przypadku instalacji grodzic na gruntach takich jak piaski, gliny zaleca się stosowanie specjalnych prowadnic, aby ułatwić instalacje i zmniejszyć ryzyko uszkodzenia grodzic. Ponadto, obie konstrukcje z grodzic zostały uzupełnione o systemowy oczep winylowy, który poprawia estetykę ściany.
Podsumowanie
Torfowiska, które są ważnymi ekosystemami dla globalnej równowagi klimatycznej, są zagrożone wysychaniem z powodu zmiany klimatu i działalności człowieka. Proces ten prowadzi do uwolnienia dużych ilości gazów cieplarnianych, głównie dwutlenku węgla i metanu, co przyspiesza efekt cieplarniany i globalne ocieplenie. W odpowiedzi na te wyzwania opracowywane są nowoczesne metody ochrony torfowisk, wśród których kluczową rolę odgrywają grodzice winylowe. Ich zastosowanie pozwala skutecznie zapobiegać wysychaniu torfowisk poprzez kontrolę poziomu wód gruntowych. Dzięki swojej trwałości, korzyściom ekologicznym i łatwości montażu, grodzice winylowe stają się preferowanym rozwiązaniem ochrony torfowisk jako naturalnych magazynów węgla, przyczyniając się do walki ze zmianami klimatycznymi.
Literatura:
- Loisel, J., & Gallego-Sala, A. (2022). Ecological resilience of restored peatlands to climate change. Communications Earth & Environment, 3.
- Fewster, R. E., Morris, P. J., Ivanovic, R. F., Swindles, G. T., Peregon, A. M., & Smith, C. J. (2022). Imminent loss of climate space for permafrost peatlands in Europe and Western Siberia. Nature Climate Change, 12.
- Dutta, P.K., & Vaidya, U. (2003). A Study of the Long-Term Applications of Vinyl Sheet Piles. Cold Regions Research and Engineering Laboratory, U.S. Army Corps of Engineers.
- Marcinkowski, A., & Gralewski, J. (2020). The comparison of the environmental impact of steel and vinyl sheet piling: life cycle assessment study. International Journal of Environmental Science and Technology.
- The Pietrucha Group website. "Vinyl Sheet Piling Used to Enhance Retention Capabilities of a Nature Reserve."
- Skogaryd Research Catchment [@SkogarydRC]. "Now the drainage ditches has been blocked and is already filled with water." x.com, August 29, 2022,